WO2014026769A1 - Verdichter - Google Patents

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WO2014026769A1
WO2014026769A1 PCT/EP2013/002477 EP2013002477W WO2014026769A1 WO 2014026769 A1 WO2014026769 A1 WO 2014026769A1 EP 2013002477 W EP2013002477 W EP 2013002477W WO 2014026769 A1 WO2014026769 A1 WO 2014026769A1
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valve plate
pressure
cylinder
cylinder cover
compressor according
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PCT/EP2013/002477
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WO2014026769A9 (de
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Markus BESEMER
Christian ETTER
Martin Schaich
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Gea Bock Gmbh
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Priority to EP13762982.0A priority patent/EP2885540A1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/10—Adaptations or arrangements of distribution members
    • F04B39/1066—Valve plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/10—Adaptations or arrangements of distribution members
    • F04B39/1073—Adaptations or arrangements of distribution members the members being reed valves
    • F04B39/1086—Adaptations or arrangements of distribution members the members being reed valves flat annular reed valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B39/12—Casings; Cylinders; Cylinder heads; Fluid connections
    • F04B39/122—Cylinder block
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/12—Casings; Cylinders; Cylinder heads; Fluid connections
    • F04B39/125—Cylinder heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F25B1/005—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle of the single unit type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B31/00—Compressor arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a compressor, in particular a compressor for compressing refrigerant according to the preamble of patent claim 1.
  • Valve plate itself is in turn arranged between a cylinder block and a cylinder cover and separates the compression volumes (cylinder chambers, cylinder bores), which are arranged in the cylinder block, of a Sauggasvolumen and a
  • CONFIRMATION OP Compressed gas volume, which are both arranged in the cylinder cover.
  • the valve plate is usually pressed by fastening screws together with the cylinder cover under bias against the cylinder block.
  • the tightness is hereby produced by means of flat gaskets at both existing sealing levels
  • the valve plate In order to be able to connect the suction volume and the pressure volume with the compression volumes in order to allow intake of low-pressure refrigerant and discharge of high-pressure refrigerant, the valve plate has according to the corresponding valves, the suction and a Allow the discharge of refrigerant at the desired time.
  • tongue valves and ring valves are used.
  • the size of the valve openings, and thus also the thickness of lands or the like, disposed between the respective openings is governed by the prevailing forces and pressures, i. the loads acting on the valve plate are determined. Since the loads under extreme operating conditions are relatively high and in practice the medium to be compressed in addition to the gaseous even in rare cases can assume the liquid state, the openings are separated by massive supports, which is energetically disadvantageous since the
  • a corresponding compressor for compressing refrigerant comprises a cylinder block, a cylinder cover and a valve plate arranged between the cylinder block and the cylinder cover.
  • the valve plate is connected in the compressor to the cylinder cover and / or to the cylinder block.
  • valve plate is pressed in a possible embodiment outside the cylinder bore by fasteners, such as mounting screws together with the cylinder cover against the cylinder block.
  • fasteners such as mounting screws together with the cylinder cover against the cylinder block.
  • fasteners which in turn may be in the form of mounting screws, to the
  • connection is made by means of a screw and a thereto
  • connection takes place in the region of the printing unit or the so-called printing nest, i. the pressure nest (or the pressure unit) is connected to the cylinder cover.
  • the pressure unit or the pressure nest extends over the region of the valve plate between the intersection of the elongated central axis of a cylinder bore (central axis of the bore in the direction of extent, central axis in the axial direction of the respective bore) with the valve plate to the openings in the valve plate, the are provided for discharging the compressed refrigerant.
  • this is arranged in the suction volume or in the pressure volume, in particular an approximately columnar support element, which extends from an outer wall of the cylinder cover in the direction of the valve plate.
  • This support element can be any support element, which extends from an outer wall of the cylinder cover in the direction of the valve plate.
  • connection element Provide connecting element, and attach this to the valve plate, W, for example, by means of an adhesive, soldering or welding process.
  • Fig. 1 is a valve plate of a compressor according to the prior art for general explanation
  • Fig. 2 is a perspective sectional view of a cylinder cover and a valve plate of a compressor according to the invention
  • FIG. 3 shows a detail from FIG. 2 in a plan view of the sectional plane;
  • FIG. 4 shows the valve plate according to FIG. 3;
  • FIG. 3 shows a detail from FIG. 2 in a plan view of the sectional plane;
  • FIG. 4 shows the valve plate according to FIG. 3;
  • FIG. 3 shows a detail from FIG. 2 in a plan view of the sectional plane;
  • FIG. 4 shows the valve plate according to FIG. 3;
  • FIG 5 shows a valve plate of a compressor according to the invention together with a seal in plan view (the cylinder block facing side).
  • FIG. 6 shows the valve plate of the compressor according to the invention as shown in Figure 5 together with seal in plan view (the cylinder cover side facing) ..;
  • Fig. 7 the valve plate of FIG. 6, but without seal.
  • FIG. 1 a valve plate 110 of a compressor according to the prior art for general explanation is shown.
  • a region A corresponds approximately to a diameter of a cylinder (not shown) covered by the corresponding part of the valve plate 110 and defined by a cylinder cover (not shown).
  • First surfaces 112 represent the pressure cross sections, whereas second surfaces 114 represent the
  • FIGS. 2 to 7 show, in comparison to this, parts of a compressor according to the invention.
  • FIGS. 2 to 4 are respectively sectional views of a valve plate 10, shown in Figures 2 and 3 together with a cylinder cover 12 of a compressor according to the invention, while in the figures 5 to 7 are respectively shown plan views of valve plates 10 of a compressor according to the invention.
  • Cylinder cover 12 is attached to a cylinder block (not shown) of the compressor.
  • the cylinder cover 12 has per cylinder provided a suction volume or a suction chamber 16 (recess in the cylinder cover 12), from which or the refrigerant is sucked into the cylinder of the compressor, and a pressure volume 18 (also a recess in the cylinder cover 12), wherein the respective suction volume 16 is arranged annularly around the corresponding pressure volume 18 around.
  • the valve plate 10 has for the gas exchange between the cylinder and the respective suction volume 16, and the respective pressure volume 18, a suction lamella 20 and a pressure plate 22, which close or release a respective suction port 24 and a pressure port 26 in the valve plate.
  • the suction lamella 20 which in a closed state, i. in a state in which it rests against the valve plate 10, the suction volume 16 and the corresponding cylinder space (compression volume) separates from each other, by a corresponding lifting of the valve plate 10, the respective suction port 24 free and allows inflow of the medium to be compressed (suction gas , here in the form of refrigerant) in the compression volume.
  • the lifting of the suction plate 20 of the valve plate 10 is caused by a pressure prevailing in the compression volume in the intake vacuum.
  • the suction lamella 20 moves away from the valve plate 10 in the direction of the
  • the suction plate 20 is annular and has a Sauglamellen outer diameter dl and a Sauglamellen inner diameter d2.
  • the pressure plate 22 which in a closed state, ie in a state in which it bears against the valve plate 10, the pressure volume 18 and the corresponding cylinder chamber (compression volume) separates from each other, by a corresponding lifting of the valve plate 10, the respective pressure port 26th free and allows one Outflow of the compressed, high-pressure medium (compressed gas) in the pressure volume 18.
  • the lifting of the pressure plate 22 of the valve plate 10 is caused by an overpressure generated in the compression volume during compression.
  • the pressure plate 22 moves away from the valve plate 10 in the direction of
  • the pressure plate 22 is, as well as the suction plate 20, formed annularly and has a pressure plate outer diameter d3 and a
  • the pressure plate 22 is pressed by the action of an elastic element in the form of a sinusoidal spring 28 against the pressure port 26 and the stroke of the pressure plate 22 is limited by a Hubflinder 30.
  • the Hubflinder 30 is annular and arranged on the valve plate 10 by means of a rotation in the form of a pin 32 against rotation.
  • the Hubflinder is approximately circular or circular in shape and an outer diameter of the Hubfzaners 30 corresponds approximately to the outer diameter d3 of the pressure plate 22nd
  • the suction lamella 20 (cf., in particular, FIG. 5) has at two points of the circular ring outwardly directed approximately rectangular suction lamella projections 34, 36 which are formed at an angle of 180 ° or opposite to the suction lamella 20.
  • the suction lamella projections 34, 36 are plate-shaped corresponding to the plate-shaped design of the suction lamella 20 constructed.
  • the Sauglamellen-extensions 34, 36 are integral and einstoffig with the
  • Suction lamella 20 is formed.
  • the suction lamella extensions can also be made of a different material and / or attached to the suction lamella 20 by means of a suitable attachment method (for example gluing, soldering, welding).
  • the suction lamella projections 34, 36 each have recesses in the form of elongated holes 38, 40 (guides), in which a arranged in the valve plate guide pin 42, 44 engages. If the suction lamella 20 during suction of the suction gas in the
  • connection with the valve plate 10 is provided.
  • the screws 46 each engage in a formed in the valve plate 10 corresponding thread 48 and provide a connection of the cylinder cover 12 with the valve plate 10.
  • valve plate 10 is alternatively or additionally connected to the cylinder block, preferably in turn by a
  • Screwing Alternatives to a screw connection or a screw as a connection element would be other connection methods, such as soldering, gluing or welding.
  • an approximately columnar support element 50 is arranged in the pressure volume 18, which extends from a
  • Outer wall 52 of the cylinder cover 12 extends in the direction of the valve plate 10.
  • the support element 50 is column-shaped with a recess 54 in the middle along the central axis or hollow cylindrical, wherein the outer diameter of the support member 50 in the outer wall 52 of the cylinder cover 12 slightly (by about 2% to 7%) is greater than in Area of the valve plate 10.
  • the recess 54 extends from the outer wall of the cylinder cover 12 in the direction of the valve plate 10 and is provided for receiving the connecting element (screw 46).
  • Screw 46 and the support member 50 is carried out for each cylinder of the compressor in the described embodiment, preferably in the region of the duck unit or the so-called pressure nest 56, i. the pressure unit or the pressure nest 56 is connected to the cylinder cover 12.
  • the pressure nest or the pressure unit 56 of the valve plate 10 extends over the region of the valve plate 10 between the intersection of
  • a gap is thus arranged between the Hubfzaner 30 and the cylinder cover 12, which prevents overdetermination of the sealing surface between the valve plate 10 and cylinder cover 12.
  • a seal 58 (cylinder cover seal), which is arranged between the valve plate 10 and the cylinder cover 12 compensate for this axial play.
  • a seal (second seal 59) is also disposed between the valve plate 10 and the cylinder block.
  • valve plate of the compressor according to the invention is shown, wherein in Fig. 5, the side facing the cylinders is shown and in Figs. 6 and 7, the cylinder cover 12 facing side is shown.
  • the seal 58 (cylinder cover gasket) is additionally shown.
  • FIG. 7 through the connection of the cylinder cover 12 and valve plate 10 in the region of the lifting catcher 30, only three narrow webs 60 are required, which interrupt the pressure opening 26.
  • the webs 60 in contrast to the webs 116 according to the prior art (see Fig. 1, here six webs 116 are necessary) in a smaller number available and much narrower.
  • Degree of filling (degree of delivery) of the compressor i. As fast as possible gas exchange with low loss (pressure loss, etc.) per cycle, this is crucial. In order to reduce pressure losses and to enable a quick gas exchange, large suction and pressure cross sections can be realized relative to the cylinder stroke space.
  • the largest cross sections can be achieved via the ring lamellae used.
  • the suction and pressure ring lamellae are arranged concentrically to one another.
  • the center of the ring lamellae is located in the cylinder axis.
  • the Hubfzaner 30 is usually fixed axially by means of screws (prior art). In the present case, the Hubfzaner over the integrated in the cylinder cover
  • valve plate 10 is particularly robust and
  • the tensile force of the screw 46 compensates for a certain proportion of the pressure force on the high pressure side.

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Abstract

Verdichter zum Verdichten von Kältemittel mit einem Zylinderblock, einem Zylinderdeckel (12) und einer zwischen dem Zylinderblock und dem Zylinderdeckel (12) angeordneten Ventilplatte (10), wobei die Ventilplatte (10) mit dem Zylinderdeckel (12) und/oder mit dem Zylinderblock ohne Überbestimmtheit der Dichtebene verbunden ist.

Description

Verdichter
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verdichter, insbesondere einen Verdichter zum Verdichten von Kältemittel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Nicht zuletzt aufgrund der zunehmenden Technisierung auf globaler Ebene wird die Kältetechnik ein immer stärker wachsender Wirtschaftszweig. Aufgrund der Verteuerung von Energie wird ein immer größeres Augenmerk auf eine möglichst effiziente Nutzung der Energie, die entsprechende Kältemaschinen, Verdichter, Klimaanlagen etc.
aufnehmen, gelegt.
Beispielsweise bei der Kühlung im Supermarkt-, Industrie- und Marinebereich oder aber auch im Bereich der mobilen Klimatisierung und Kälte spielen Hubkolbenverdichter eine große Rolle. Hubkolbenverdichter im Bereich der Kältetechnik weisen meist
eigenmediumbetätigte Ventile auf, die an einer Ventilplatte angeordnet sind. Die
Ventilplatte selbst ist wiederum zwischen einem Zylinderblock und einem Zylinderdeckel angeordnet und trennt die Verdichtungsvolumina (Zylinderräume, Zylinderbohrungen), die im Zylinderblock angeordnet sind, von einem Sauggasvolumen und einem
1
BESTÄTIGUiMGS OP Druckgasvolumen, welche beide im Zylinderdeckel angeordnet sind. Dabei wird die Ventilplatte in der Regel durch Befestigungsschrauben zusammen mit dem Zylinderdeckel unter Vorspannung gegen den Zylinderblock gepresst. Die Dichtheit wird hierbei mittels Flachdichtungen an beiden vorhandenen Dichtebenen hergestellt
Um das Saugvolumen und das Druckvolumen mit den Verdichtungsvolumina verbinden zu können, um einen Einlass bzw. ein Ansaugen von unter niedrigem Druck stehendem Kältemittel und einen Ausstoß von unter hohem Druck stehendem Kältemittel zu ermöglichen weist die Ventilplatte namensgemäß entsprechende Ventile auf, die ein Ansaugen und einen Ausstoß von Kältemittel jeweils zum gewünschten Zeitpunkt ermöglichen. Neben Zungenventilen kommen auch Ringventile zum Einsatz.
Aufgrund hoher mechanischer Belastungen und auch hoher Druckbelastungen, welche auf die Ventilplatte wirken, ist die Größe der Ventilöffnungen und somit auch die Dicke von Stegen oder dgl., die zwischen den jeweiligen Öffnungen angeordnet sind, durch die herrschenden Kräfte und Drücke, d.h. die Belastungen, die auf die Ventilplatte wirken, bestimmt. Da die Belastungen bei extremen Betriebsbedingungen relativ hoch sind und in der Praxis das zu verdichtende Medium neben dem gasförmigen auch in seltenen Fällen den flüssigen Aggregatszustand annehmen kann, sind die Öffnungen durch massive Stützen voneinander getrennt, was energetisch nachteilig ist, da der
Strömungswiderstand größer wird.
Ausgehend vom vorstehend diskutierten Stand der Technik ist es demnach Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verdichter, insbesondere Verdichter zum Verdichten von Kältemittel anzugeben, der gegenüber Verdichtern gemäß dem Stand der Technik einen energetisch vorteilhaften und somit leistungsoptimierten Betrieb ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Verdichter gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß weist ein entsprechender Verdichter zum Verdichten von Kältemittel einen Zylinderblock, einen Zylinderdeckel und eine zwischen dem Zylinderblock und dem Zylinderdeckel angeordnete Ventilplatte auf. Die Ventilplatte ist in dem Verdichter mit dem Zylinderdeckel und/oder mit dem Zylinderblock verbunden. Dadurch erhält die Konstruktion eine entsprechende Stabilität, die eine im Vergleich zum Stand der Technik vergrößerte Ventilöffnung erlaubt. Je größer die Ventilöffnung bzw. die Ventilöffnungen eines Verdichters gestaltet werden kann (können), desto größer kann auch der
Kältemitteldurchsatz der Einheit realisiert bzw. gewählt werden.
Die Ventilplatte wird in einer möglichen Ausführungsform außerhalb der Zylinderbohrung durch Befestigungselemente, beispielsweise Befestigungsschrauben zusammen mit dem Zylinderdeckel gegen den Zylinderblock gepresst. Zusätzlich wird die Ventilplatte
-beispielsweise im zentralen Bereich der Zylinderbohrungen- durch Befestigungselemente, die wiederum in Form von Befestigungsschrauben vorliegen können, an den
Zylinderdeckel gepresst. Die Abdichtung in diesem Bereich liegt bei dieser Verbindung auf bzw. in derselben Ebene wie die Abdichtung im Bereich außerhalb der Ventilnester (zentraler Bereich der Zylinderbohrungen). Die Abdichtung kann damit mittels derselben Flachdichtung in beiden Bereichen erfolgen.
Vorzugsweise erfolgt die Verbindung mittels einer Schraube und einem dazu
korrespondierenden Gewinde, welches in der Ventilplatte angeordnet ist. Dies stellt eine zuverlässige Lösung dar.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Verbindung im Bereich der Druckeinheit bzw. des sogenannten Drucknests, d.h. das Drucknest (bzw. die Druckeinheit) wird mit dem Zylinderdeckel verbunden. Die Druckeinheit bzw. das Drucknest erstreckt sich dabei über den Bereich der Ventilplatte zwischen dem Schnittpunkt der verlängerten Mittelachse einer Zylinderbohrung (Mittelachse der Bohrung in ihrer Erstreckungsrichtung, Mittelachse in axialer Richtung der jeweiligen Bohrung) mit der Ventilplatte bis zu den Öffnungen in der Ventilplatte, die zum Ausstoß des komprimierten Kältemittels vorgesehen sind.
Optional ist hierzu im Saugvolumen oder im Druckvolumen ein insbesondere in etwa säulenförmiges Abstützelement angeordnet, welches sich von einer Außenwand des Zylinderdeckels in Richtung der Ventilplatte erstreckt. Dieses Stützelement kann
vorzugsweise in der Mitte in Richtung seiner Erstreckung von einer Außenwand des Zylinderdeckels hin zu der Ventilplatte eine Aussparung zum hindurchführen des
Verbindungselements, beispielsweise der Schraube, aufweisen, mittels dessen die
Verbindung erfolgt. Alternativ wäre es auch denkbar, das Stützelement selbst als
Verbindungselement vorzusehen, und dieses an der Ventilplatte zu befestigen, W beispielsweise mittels eines Klebe-, Löt- oder auch Schweißverfahrens.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand von beispielhaften Ausführungsformen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Ventilplatte eines Verdichters gemäß dem Stand der Technik zur allgemeinen Erläuterung;
Fig. 2 eine perspektivische Schnittansicht eines Zylinderdeckels und eine Ventilplatte eines erfindungsgemäßen Verdichters;
Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 2 in Draufsicht auf die Schnittebene; Fig. 4 die Ventilplatte gemäß Fig. 3;
Fig. 5 eine Ventilplatte eines erfindungsgemäßen Verdichters samt Dichtung in Draufsicht (dem Zylinderblock zugewandte Seite);
Fig. 6 die Ventilplatte des erfindungsgemäßen Verdichters gemäß Fig. 5 samt Dichtung in Draufsicht (dem Zylinderdeckel zugewandte Seite);
Fig. 7 die Ventilplatte gemäß Fig. 6, jedoch ohne Dichtung.
In Fig. 1 ist eine Ventilplatte 110 eines Verdichters gemäß dem Stand der Technik zur allgemeinen Erläuterung dargestellt. Ein Bereich A entspricht in etwa einem Durchmesser eines Zylinders (nicht dargestellt), der durch den entsprechenden Teil der Ventilplatte 110 bedeckt und von einem Zylinderdeckel (nicht dargestellt) abgegrenzt wird. Erste Flächen 112 stellen die Druckquerschnitte dar, wohingegen zweite Flächen 114 die
Saugquerschnitte darstellen. In den Abbildungen ist deutlich zu erkennen, dass die theoretisch maximal möglichen Querschnitte sehr stark durch Stege 116, 118 reduziert sind, welche für die Stabilität der Ventilplatte 110 unverzichtbar sind . In den Figuren 2 bis 7 sind im Vergleich hierzu Teile eines erfindungsgemäßen Verdichters dargestellt. In den Figuren 2 bis 4 sind jeweils Schnittdarstellungen einer Ventilplatte 10, in den Figuren 2 und 3 zusammen mit einem Zylinderdeckel 12 eines erfindungsgemäßen Verdichters,gezeigt, während in den Figuren 5 bis 7 jeweils Draufsichten auf Ventilplatten 10 eines erfindungsgemäßen Verdichters gezeigt sind. Der Zylinderdeckel weist
Aussparungen auf, in denen Schrauben 14 angeordnet sind, mit welcher der
Zylinderdeckel 12 an einem Zylinderblock (nicht dargestellt) des Verdichters befestigt ist.
Der Zylinderdeckel 12 weist pro vorgesehenem Zylinder ein Saugvolumen bzw. eine Saugkammer 16 (Aussparung im Zylinderdeckel 12), aus dem bzw. der das Kältemittel in die Zylinder des Verdichters angesaugt wird, sowie ein Druckvolumen 18 (ebenfalls eine Aussparung im Zylinderdeckel 12) auf, wobei das jeweilige Saugvolumen 16 ringförmig um das entsprechende Druckvolumen 18 herum angeordnet ist.
Die Ventilplatte 10 weist für den Gasaustausch zwischen Zylinder und dem jeweiligen Saugvolumen 16, sowie dem jeweiligen Druckvolumen 18 eine Sauglamelle 20 und eine Drucklamelle 22 auf, welche eine jeweilige Saugöffnung 24 und eine Drucköffnung 26 in der Ventilplatte verschließen oder freigeben.
Die Sauglamelle 20, welche in einem geschlossenen Zustand, d.h. in einem Zustand, in dem sie an der Ventilplatte 10 anliegt, das Saugvolumen 16 und den entsprechenden Zylinderraum (Verdichtungsvolumen) voneinander trennt, gibt durch ein entsprechendes Abheben von der Ventilplatte 10 die jeweilige Saugöffnung 24 frei und ermöglicht ein Einströmen des zu verdichtenden Mediums (Sauggas, hier in Form von Kältemittel) in das Verdichtungsvolumen. Das Abheben der Sauglamelle 20 von der Ventilplatte 10 wird durch einen im Verdichtungsvolumen im Ansaugzyklus herrschenden Unterdruck verursacht. Die Sauglamelle 20 bewegt sich dabei von der Ventilplatte 10 weg in Richtung des
Verdichtungsvolumens. Die Sauglamelle 20 ist kreisringförmig ausgebildet und weist einen Sauglamellen-Außendurchmesser dl und einen Sauglamellen-Innendurchmesser d2 auf.
Die Drucklamelle 22, welche in einem geschlossenen Zustand, d.h. in einem Zustand, in dem sie an der Ventilplatte 10 anliegt, das Druckvolumen 18 und den entsprechenden Zylinderraum (Verdichtungsvolumen) voneinander trennt, gibt durch ein entsprechendes Abheben von der Ventilplatte 10 die jeweilige Drucköffnung 26 frei und ermöglicht ein Ausströmen des verdichteten, unter hohem Druck stehenden Mediums (Druckgas) in das Druckvolumen 18. Das Abheben der Drucklamelle 22 von der Ventilplatte 10 wird durch einen im Verdichtungsvolumen beim Verdichten erzeugten Überdruck verursacht. Die Drucklamelle 22 bewegt sich dabei von der Ventilplatte 10 weg in Richtung des
Zylinderdeckels. Die Drucklamelle 22 ist, ebenso wie die Sauglamelle 20, kreisringförmig ausgebildet und weist einen Drucklamellen-Außendurchmesser d3 und einen
Drucklamellen-Innendurchmesser d4 auf. In der vorliegenden Ausführungsform gilt:
d4<d3<d2<d l.
Die Drucklamelle 22 wird durch die Wirkung eines elastischen Elements in Form einer Sinusfeder 28 gegen die Drucköffnung 26 gedrückt und der Hub der Drucklamelle 22 wird durch einen Hubfänger 30 begrenzt. Der Hubfänger 30 ist ringförmig ausgebildet und auf der Ventilplatte 10 mittels einer Verdrehsicherung in Form eines Stiftes 32 verdrehsicher angeordnet. Der Hubfänger ist in etwa kreisförmig bzw. kreisringförmig ausgebildet und ein Außendurchmesser des Hubfängers 30 entspricht in etwa dem Außendurchmesser d3 der Drucklamelle 22.
Die Sauglamelle 20 (vgl. hierzu insbesondere Fig. 5) weist an zwei Stellen des Kreisringes nach außen gerichtete in etwa rechteckig ausgebildete Sauglamellen-Fortsätze 34, 36 auf, die in einem Winkel von 180° bzw. gegenüberliegend an der Sauglamelle 20 ausgebildet sind. Wie die Sauglamelle 20 selbst, sind auch die Sauglamellen-Fortsätze 34, 36 plattenförmig korrespondierend zu der plattenförmigen Ausbildung der Sauglamelle 20 aufgebaut. Die Sauglamellen-Fortsätze 34, 36 sind integral und einstoffig mit der
Sauglamelle 20 ausgebildet. Alternativ können die Sauglamellen-Fortsätze auch aus einem anderen Material gefertigt sein und/oder an der Sauglamelle 20 mittels eines geeigneten Befestigungsverfahrens (beispielsweise Kleben, Löten, Schweißen) angebracht sein. Die Sauglamellen-Fortsätze 34, 36 weisen jeweils Aussparungen in Form von Langlöchern 38, 40 (Führungen) auf, in die ein in der Ventilplatte angeordneter Führungsstift 42, 44 eingreift. Wird die Sauglamelle 20 beim Ansaugen des Sauggases in das
Verdichtungsvolumen hineingezogen und somit von der Saugöffnung 24 abgehoben, bewegen sich die Sauglamellen-Fortsätze 34, 36 durch die Führungsstifte 42, 44 geführt in Richtung der Drucklamellen (oder einfach ausgedrückt: sie bewegen sich nach innen) und begrenzen den Hub der Sauglamelle 20, wenn die Führungsstifte am äußeren Ende (Außendurchmesser) der Langlöcher 38, 40 anliegen. Insbesondere aus den Fig. 2 bis 4 ist ersichtlich, dass im Zylinderdeckel 12 nicht nur Schrauben 14 zur Verbindung mit dem Zylinderblock vorgesehen sind, sondern dass auch jeweils für jeden Zylinder ein Verbindungselement in Form einer Schraube 46 zur
Verbindung mit der Ventilplatte 10 vorgesehen ist. Die Schrauben 46 greifen jeweils in ein in der Ventilplatte 10 ausgebildetes korrespondierendes Gewinde 48 ein und sorgen für eine Verbindung des Zylinderdeckels 12 mit der Ventilplatte 10. In alternativen
Ausführungsformen ist es vorstellbar, dass die Ventilplatte 10 alternativ oder zusätzlich hierzu mit dem Zylinderblock verbunden ist, vorzugsweise wiederum durch eine
Verschraubung. Alternativen zu einer Verschraubung als Verbindung bzw. einer Schraube als Verbindungselement wären andere Verbindungsverfahren, wie beispielsweise Löten, Kleben oder Schweißen.
Zur Optimierung der Verbindungs- und Abstützeigenschaften ist im Druckvolumen 18 ein in etwa säulenförmiges Abstützelement 50 angeordnet, welches sich von einer
Außenwand 52 des Zylinderdeckels 12 in Richtung der Ventilplatte 10 erstreckt. Das Abstützelement 50 ist säulenförmig mit einer Aussparung 54 in der Mitte entlang der Mittelachse oder auch hohlzylindrisch ausgebildet, wobei der Außendurchmesser des Abstützelements 50 im Bereich der Außenwand 52 des Zylinderdeckels 12 geringfügig (um ca. 2% bis 7%) größer ist, als im Bereich der Ventilplatte 10. Die Aussparung 54 erstreckt sich von der Außenwand des Zylinderdeckels 12 in Richtung der Ventilplatte 10 und ist zur Aufnahme des Verbindungselements (Schraube 46) vorgesehen.
Die Verbindung zwischen dem Zylinderdeckel 12 und der Ventilplatte 10 über die
Schraube 46 und das Abstützelement 50 erfolgt für jeden Zylinder des Verdichters in der beschriebenen Ausführungsform vorzugsweise im Bereich der Duckeinheit bzw. des sogenannten Drucknests 56, d.h. die Druckeinheit bzw. das Drucknest 56 wird mit dem Zylinderdeckel 12 verbunden. Das Drucknest bzw. die Druckeinheit 56 der Ventilplatte 10 erstreckt sich über den Bereich der Ventilplatte 10 zwischen dem Schnittpunkt der
(verlängerten) Mittelachse einer Zylinderbohrung (Mittelachse der Bohrung in ihrer Erstreckungsrichtung, Mittelachse in axialer Richtung der jeweiligen Bohrung) mit der Ventilplatte und den Drucköffnungen 26, die zum Ausstoß des komprimierten Kältemittels vorgesehen sind. Der Hubfänger 30, welcher die Hubhöhe und radiale Position der Drucklamelle 22 bestimmt, ist axial im Vergleich zur Passung an der Ventilplatte 10 zurückgesetzt. Der dabei entstehende Spalt ist erforderlich um keine Überbestimmtheit zu generieren und sicher zu stellen, dass die Zugkraft der Schraube 46 über die Ventilplatte 10 auf das Abstützelement 50 im Zylinderdeckel 12 übergeht und um keine Spannungen in der Dichtebene zu erzeugen . In anderen Worten gesagt verbleibt zwischen dem Hubfänger 30 und dem Zylinderdeckel 12 ein geringer Spalt, so dass dadurch die Dichtebene zwischen Ventilplatte 10 und Zylinderdeckel 12 nicht überbestimmt ist. Somit ist also zwischen dem Hubfänger 30 und dem Zylinderdeckel 12 ein Spalt angeordnet, der eine Überbestimmtheit der Dichtfläche zwischen Ventilplatte 10 und Zylinderdeckel 12 verhindert. Um das Axialspiel fertigungstechnisch nicht unnötig einzuschränken, kann eine Dichtung 58 (Zylinderdeckeldichtung), die zwischen der Ventilplatte 10 und dem Zylinderdeckel 12 angeordnet ist dieses Axialspiel ausgleichen. Ferner ist auch zwischen der Ventilplatte 10 und dem Zylinderblock eine Dichtung (zweite Dichtung 59) angeordnet.
In den Fig. 5, 6 und 7 ist die Ventilplatte des erfindungsgemäßen Verdichters dargestellt, wobei in Fig. 5 die zu den Zylindern gewandte Seite dargestellt ist und in den Fig. 6 und 7 die zum Zylinderdeckel 12 gewandte Seite dargestellt ist. In Fig. 6 ist zusätzlich die Dichtung 58 (Zylinderdeckeldichtung) dargestellt. Wie insbesondere aus Fig. 7 ersichtlich ist, werden durch die Verbindung von Zylinderdeckel 12 und Ventilplatte 10 im Bereich des Hubfängers 30 nur noch drei schmale Stege 60 benötigt, die die Drucköffnung 26 unterbrechen. Die Stege 60 sind im Gegensatz zu den Stegen 116 gemäß dem Stand der Technik (vgl. Fig. 1, hier sind sechs Stege 116 notwendig) in einer geringeren Anzahl vorhanden und deutlich schmäler.
Dies trägt zur Leistungsoptimierung eines Kompressors bei, da unter anderem der
Füllungsgrad (Liefergrad) des Kompressors, d.h. möglichst schneller Gasaustausch unter geringem Verlust (Druckverlust, etc.) pro Arbeitszyklus, ausschlaggebend hierfür ist. Um Druckverluste zu reduzieren und einen schnellen Gasaustausch zu ermöglichen sind relativ zum Zylinderhubraum große Saug- und Druckquerschnitte realisierbar.
Die größten Querschnitte lassen sich über die zum Einsatz kommenden Ringlamellen erzielen. Für eine optimale Ausnutzung der Zylinderquerschnittsfläche sind die Saug- und Druckringlamellen konzentrisch zu einander angeordnet. Der Mittelpunkt der Ringlamellen befindet sich in der Zylinderachse. Die Konstruktion führt zu mehreren positiven Effekten:
1. Reduzierung der Spannungen im stärksten beanspruchten Bereich der Ventilplatte 10.
2. Reduzierung der Durchbiegung im stärksten beanspruchten Bereich der Ventilplatte 10.
3. Reduzierung der Steganzahl und/oder der Stegbreite
4. Vergrößerung des Rostquerschnittes (Abströmquerschnitt)
5. Der Hubfänger 30 wird meist mittels Schrauben axial fixiert (Stand der Technik). Im vorliegenden Fall wird der Hubfänger über die im Zylinderdeckel integrierte
Abstützung axial fixiert. Somit ist diese Ventilplatte 10 besonders robust und
unempfindlicher gegenüber Druckspitzen und Flüssigkeitsschlägen.
6. Die Zugkraft der Schraube 46 gleicht einen gewissen Anteil der Druckkraft auf der Hochdruckseite aus.
Obwohl die Erfindung anhand einer Ausführungsform mit fester Merkmalskombination beschrieben wird, umfasst sie jedoch auch die denkbaren weiteren vorteilhaften
Kombinationen, wie sie insbesondere, aber nicht erschöpfend, durch die Unteransprüche angegeben sind. Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Bezugszeichenliste
10 Ventilplatte
12 Zylinderdeckel
14 Schrauben
16 Saugvolumen
18 Druckvolumen
0 Sauglamelle
2 Drucklamelle
4 Saugöffnung
6 Drucköffnung
8 Sinusfeder
0 Hubfänger
2 Stift Sauglamellen-Fortsatz
Sauglamellen-Fortsatz
Langloch
Langloch
Führungsstift
Führungsstift
Schraube
Gewinde
Abstützelement
Außenwand des Zylinderdeckels 12 Aussparung
Druckeinheit bzw. Drucknest Dichtung
zweite Dichtung
Steg Ventilplatte
erste Fläche
zweite Fläche
Steg
Steg

Claims

Patentansprüche
1. Verdichter zum Verdichten von Kältemittel mit einem Zylinderblock, einem Zylinderdeckel (12) und einer zwischen dem Zylinderblock und dem Zylinderdeckel (12) angeordneten Ventilplatte (10)
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ventilplatte (10) mit dem Zylinderdeckel (12) und/oder mit dem Zylinderblock verbunden ist bzw. an diesen befestigt ist.
2. Verdichter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ventilplatte (10) mit dem Zylinderdeckel (12) und/oder mit dem Zylinderblock mittels eines Verbindungselements, insbesondere einer Schraube (46) verbunden ist bzw. an diesen befestigt ist.
3. Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet/ dass
die Ventilplatte (10) ein Gewinde (48) aufweist.
4. Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Zylinderdeckel (12) ein Saugvolumen (16) und ein Druckvolumen (18) aufweist, wobei im Saug- oder im Druckvolumen (16, 18) ein insbesondere in etwa säulenförmiges
Abstützelement (50) angeordnet ist, welches sich von einer Außenwand (52) des
5. Verdichter nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Abstützelement (50) eine Aussparung aufweist, welche sich von der Außenwand (52) des Zylinderdeckels (12) in Richtung der Ventilplatte (10) erstreckt, welche zur Aufnahme des Verbindungselements vorgesehen ist.
6. Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ventilplatte (10) eine oder mehrere Sauglamellen (20) und/oder eine oder mehrere Drucklamellen (22) aufweist, welche in Ringventil-Bauweise ausgebildet sind.
7. Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verbindung der Ventilplatte (10) mit dem Zylinderdeckel und/oder mit dem Zylinderblock im Bereich eines Drucknests bzw. einer Druckeinheit (56) der Ventilplatte (10) erfolgt.
8. Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ventilplatte (10) einen Hubfänger (30) aufweist, der den Hub einer Drucklamelle (22) von der Ventilplatte (10) weg begrenzt.
9. Verdichter nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem Hubfänger (30) und dem Zylinderdeckel (12) ein Spalt angeordnet ist.
10. Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ventilplatte (10) in Bereichen, in denen sie keine im Zylinderblock angeordnete
Zylinderbohrung bedeckt, durch Befestigungselemente, insbesondere
Befestigungsschrauben zusammen mit dem Zylinderdeckel (12) gegen den
Zylinderblock gepresst wird.
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